烹制大质量恒星

伤我心太深

作者：Monica Young 原文来自：SkyandTelescope.com

　　一项新的研究在一片星云中发现了产星活动的各个阶段，强烈支持着一个流行的恒星形成配方。

　　低质量恒星的形成就好像在盒中的烘培：将若干种配料（主要是冷气体云及其引力）搅到一起，然后在烤箱中撒上调料。但是质量数十乃至上百倍于太阳的恒星更类似于每年我都要从头做起的圣诞节点心，它们需要一些策略，否则就会四散分离。

　　自然界死守着大质量恒星的配方。这类恒星很罕见，形成的过程也非常快，还包裹在浓密的气体尘埃茧之中。然而天文学家正在开始将基本步骤拼在了一起。现在一个天文小组又添加了另一个重要的证据，证实我们知道了这一配方。

　　来自哈佛—史密松天体物理中心以及科罗拉多大学玻尔得（Boulder）分校的卡拉·贝特斯比（Cara Battersby）及其同事详观了18000光年以外的一片气体尘埃云，云中呈现出了恒星形成的各个阶段情景。天文学家的寿命不足以观看单颗恒星的形成，因此在单一云团内寻找许多恒星演化的快照是尽可能减少其他变量的关键。

　　

　　贝特斯比及其同事观测了来自致密气体尘埃云G32.02+0.06的射电辐射。在上图这张斯必泽拍摄的红外图像中，云团呈暗色的阴影状。（图片提供：Battersby & others）

　　贝特斯比说：“我们正在积累巨型恒星形成区的化石记录。而我们刚刚找到了完整的演化序列。”

　　澳大利亚悉尼大学的科马克·珀塞尔（Cormac Purcell）补充说：“能够在同一区域内观测产星活动不同的‘阶段’，就可以排除我们经常被迫作出的一些最坏的假设了。”珀塞尔没有参与此项研究。云团中的每个产星团块与地球的距离、在银河系中的位置都是一样的，其与兄弟姐妹的母星云特性也相同，因此团块彼此的唯一区别就是不同的演化阶段了。

　　当前大质量恒星形成的配方需要一片低温气体尘埃云，它足够大，可以在自身引力作用下坍缩，最终分裂为若干致密的云核。云核开始发出云核风和外流物，它们会形成明显的化学信号，哪怕原恒星本身还掩盖在红外波段不透明的遮挡物后方，天文学家还是可以观测到这些信号。最终恒星被点燃，在红外波段发出明亮的辐射，仍旧吸积着气体，最终它完全破茧而出。

　　小组使用新墨西哥州的甚大天线阵观测了气体云中两个区域某几个特定波长的射电辐射。这两个区域气体和尘埃的质量都相当于太阳的数千倍。不过其中的一个处于宁静状态，在红外照片中是以暗色阴影的面目出现的，而另一个活跃地发出红外辐射，辐射是来自即将点燃的原恒星的。

　　

　　新墨西哥州索科洛（Socorro）的甚大天线阵拥有27架射电天线，每架的直径是25米，可以沿3条臂（每条长13英里）上的轨道移动。（图片提供：Battersby & others）

　　观测表明，大质量恒星需要两种关键组分。组分1是多团块的纤维结构。纤维结构是流入低温致密核心的气体的来源。组分2是湍动。在引力挣扎着坍缩并分裂核心的时候，湍动与热压必须要协力增大碎块的体积，这样它们才能保持足够大并形成大质量恒星。

　　珀塞尔称，换句话说，所有的观测都与现今大质量恒星形成的配方吻合，证实了其他研究的结果，这些研究通过对多个云团核心的观测拼起了演化过程的图景。

　　但是这一研究无法回答的问题仍旧存在：磁压在大质量恒星的形成过程中发挥了什么作用？大质量恒星是单独形成的，还是伴随有低质量恒星？现在我们的大致配方是个很好的开始，但是还需要改进。

　　参考文献：C·贝特斯比等人，《大质量恒星形成的开端：一片红外暗星云中温度和密度结构的演化》，《天体物理学报》，2014年，第787卷，第2期